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基于ARM智能撥號器的設計和實現
摘要: 基于 DTMF技術的智能撥號器系統,使用該系統可以方便地利用計算機進行電話號碼的查找,更新和撥號。該系統與固定電話并聯在電話線上,對固定電話的正常使用沒有任何影響。此外,系統還具有通話質量好,保密性高的特點。
關鍵詞: ARM 智能撥號 DTMF
Abstract:
Key words :

 一、引言

  對于擁有海量電話、日常辦公繁忙的工作人員來說,使用手機查找和存儲電話號碼雖然方便,但也存在著查詢不方便,工作效率低的缺點,且在某些山區(qū)等邊遠地區(qū),手機通話質量遠遠低于固定電話。針對這種情況,本文介紹了一種基于 DTMF技術的智能撥號器系統,使用該系統可以方便地利用計算機進行電話號碼的查找,更新和撥號。該系統與固定電話并聯在電話線上,對固定電話的正常使用沒有任何影響。此外,系統還具有通話質量好,保密性高的特點。

二、系統的組成及原理

  1. 系統電路如圖1所示,包括:帶USB接口的ARM處理器電路,振鈴檢測電路,模擬摘機電路和 DTMF收發(fā)電路;

  系統通過 USB接口與計算機相連,計算機上有專門用戶界面供用戶實現撥號,查詢等操作。用戶使用計算機撥號時,計算機將被叫號碼和呼叫信息通過 USB口傳送到 ARM處理器,ARM處理器控制模擬摘機電路摘機,并啟動雙音多頻收發(fā)電路進行撥號連接。當有電話呼入 時,振鈴檢測電路檢測振鈴有效后,計算機用戶界面上會提示用戶“有來電,請摘機”。

  2. DTMF技術介紹  DTMF雙音多頻系統是有線電話通信中的撥號方式。它具有多功能、誤碼低、高可靠、速度快等優(yōu)點。雙音多頻信號(DTMF)是由一組低音頻信號和一組高音頻信號以一定方式的組合構成,每組音頻信號各有 4個音頻信號,而每種組合有一個高音頻信號和一個低音頻信號,共 16種組合。

  低音頻信號的標準值分別為:697 Hz、770 Hz、852 Hz、941Hz; 高音頻信號的標準值分別為:1209 Hz、1336 Hz、1477 Hz、1633 Hz。 上述標準頻率的選定不是任選的,而是設計時考慮了撥號音、忙音及交流電源的雜音,這些雜音均不在上述 DTMF信號的范圍內,同時為了避免標準頻率之間的諧波干擾出現,故所列最高標準頻率小于最低標準頻率的三次諧波頻率。 三、硬件電路的組成  智能撥號器的硬件電路由 ARM存儲器、振鈴檢測電路、模擬摘機電路和雙音多頻收發(fā)電路組成。ARM處理器是硬件電路的核心,它完成對其它電路控制和通信的功能,系統選用的是 ATMEL推出的基于 ARM的 32位閃存微控制器 AT91SAM7S64,它成本低,功耗小,具有豐富的外設資源,包括一個 USB 2.0設備。模擬摘機電路用于實現系統撥號前的模擬摘機功能,以便交換機判別出系統終端已經摘機,從而向系統終端發(fā)送撥號音提示用戶可以撥號;振鈴檢測電路完成檢測振鈴是否有效的功能,如果振鈴有效,振鈴檢測電路會發(fā)送方波信號通知 ARM處理器;雙音多頻收發(fā)電路是實現撥號功能的主要電路。下面對各個電路的硬件組成進行了詳細的說明。

  1. 振鈴檢測電路

  由圖 2知,振鈴檢測電路完成檢測振鈴是否有效的功能。當用戶被呼叫時,電話交換機發(fā)來鈴流信號。振鈴信號為 25±3Hz的正弦波,電壓有效值90±15V。振鈴以 5秒為周期,即 1秒通,4秒斷。振鈴信號經圓橋整流后經光電隔離輸出脈沖信號。該脈沖信號輸入到74LS04中整形成方波信號,送入 ARM處理器 [1]。

  2. 模擬摘機電路

  圖 3表示模擬摘機電路完成撥號前摘機和來電后自動摘機的功能,由于電話線上傳來的信號的極性沒有確定,圓橋可以穩(wěn)定信號的極性,從正極輸出端輸出的永遠是正極性,負極輸出端輸出的永遠是負極性。模擬摘機電路工作與否由 ARM處理器傳送到光耦(TLP521-1)第二個管腳的高低電平決定,當 ARM處理器傳送過來的是低電平時,光耦合器開始工作,穩(wěn)壓二極管被反向擊穿而穩(wěn)壓在 5.1V,三極管(2N5401)因基極電平被拉低而導通,回路電流值突增,電話交換機檢測到該電流,將線路電壓變?yōu)槭畮追闹绷?,模擬摘機得以實現。若用戶沒有撥號,光電耦合器的 2端一直處于高電平,不工作,三極管沒有被導通,電路回路呈現高阻抗。音頻變壓器起到隔離高低電壓的作用,它右側電路的功能是使得輸出的信號控制在+/-15V以內。

  3.雙音多頻收發(fā)電路 考慮到硬件電路的可靠性,在參考了大量資料后,系統選用 MT8880芯片來完成雙音多頻收發(fā)功能,MT8880芯片專業(yè)可靠,應用廣泛,便于開發(fā)。 雙音多頻收發(fā)電路連接圖見圖4。

  放大器的輸出端可獲得峰值 1V左右的雙音頻信號。MT8880可以接收呼叫過程中的各種信號音,以及 16種雙音頻信號。接收信號音和 DTMF信號共用同一通道,并且 MT8880不能同時接收 DTMF信號和信號音,要分時復用。信號音與 DTMF信號經耦合線圈,再經電解電容 C1和電阻R1,將電話線上的信號輸入到 MT8880的輸入端IN-。MT8880接收與發(fā)送的 DTMF信號由模擬摘機電路耦合[2-5]。MT8880作為 DTMF接收器時,將電話線傳送來的信號經 MT8880轉換成數字信號,由ARM處理器讀入 [6]。

  利用雙音多頻(DTMF)技術可通過電話線實現遠程數據傳輸任務,其不足之處是速度太慢(約 80波特)。本系統可實現遠程數據傳輸的功能,只需要通過軟件編程在系統(被呼叫用戶)接收到振鈴后控制模擬摘機電路工作,實現模擬摘機,并設置芯片 MT8880工作在接收數據模式下。而呼叫用戶在呼叫后,MT8880立即進入發(fā)送模式下,等待用戶發(fā)送數據。

四、軟件編程

  本系統通過軟件編程實現與 MT8880的部分端口的通信。系統選用 IAR作為軟件開發(fā)環(huán)境,IAR的 Embedded Workbench 系列是一種增強型一體化嵌入式集成開發(fā)環(huán)境,其中完全集成了開發(fā)嵌入式系統所需要的文件編輯、項目管理、編譯、鏈接和調試工具。IAR公司獨具特色的 C-SPY調試器,不僅可以在系統開發(fā)初期進行無目標硬件的純軟件仿真,也可以結合 IAR公司推出的 J-Link硬件仿真器,實現用戶系統的實時在線仿真調試 [3]。

  在軟件編程時要注意 MT8880上電延時 100ms以上,初始化時要將寄存器清零后才能使用[2]。

  1. DTMF接收和命令解釋程序 這段程序是系統模擬摘機后的程序,ARM處理器發(fā)送被叫號碼到 MT8880芯片,部分程序如下,為了方便升級開發(fā),均有詳細注釋://設置MT8880 模式為雙音頻工作模式(發(fā)送數據) 即配置CRA=1101,CRB=0000

  dBytesCRA[3] = 1;

  dBytesCRA[2] = 1;

  ……

  dBytesCRB[3] = 0;

  ……

  MT8880_WriteCRACRB(dBytesCRA, dBytesCRB);//將1101,0000 分別寫入到CRA 和CRB

  dLength = strlength(pSendNum); //保存要寫入到MT8880 的被叫號碼的長度

  for(dL = 0; dL < dLength; dL++) { //連續(xù)發(fā)送dLength 個DTMF 信號

  switch(*pSendNum++) { //判斷ARM 處理器傳來的字符型的電話號碼

  case '1':{

  dBytesSend[3] = 0; //D3D2D1D0=0001

  dBytesSend[2] = 0;

  ……

  break;}

  case '2':{

  dBytesSend[3] = 0; //D3D2D1D0=0010

  ……

  break;}

  ……

  default:

  {

  break;

  }

  }

  MT8880_WriteDataReg(dBytesSend); //寫發(fā)送數據寄存器

  for(iTemp = 5000; iTemp; --iTemp) {

  MT8880_ReadStateReg(dBytesSReg); //讀取狀態(tài)寄存器的值

  if(dBytesSReg[1] == 1) //判斷狀態(tài)寄存器的第二位是否為1

  break; //即發(fā)送數據寄存器滿,準備發(fā)送數據

  }

  2.信號音處理程序

  首先將芯片 MT8880設置為呼叫處理、中斷模式,信號音處理程序分為四大部分:一是撥號前檢測是否允許撥號 ,即檢測信號音是撥號音還是忙號音;二是撥號后檢測是否接通,即檢測信號音是回鈴音、忙號音還是占線音;三是撥號接通后檢測是否應答,即檢測回鈴音是否消失;四是檢測各種信號音:撥號音、忙號音、回鈴音。

  各種信號音的特點:撥號音在 5秒內是連續(xù)音;忙號音在 5秒內 0.35秒通,0.35秒斷;回鈴音在 5秒內是 1秒通,4秒斷。

  3.串行通信程序主要功能是接收上位機的命令,執(zhí)行相應的操作。將另撰文詳說。

  五、小結

  首先對智能撥號器的硬件組成進行了詳細的研究和說明,并對部分軟件代碼進行了解釋。該系統已經測試使用,它具有成本低、功耗小、便于攜帶、功能易于擴展等特點,在一定的應用背景下有很好的使用前景。

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